9.5. Сили у черв'ячному зачепленні
На рис. черв'як (1) і черв'ячне колесо (2) умовно розсунуті.
Рисунок 9.5 – Сили у черв'ячному зачепленні
Згідно з третім законом механіки |Fa1| = |Ft2|; |Fa2| = |Ft1|; |Fr1| = |Fr2|.
Для черв'яка колова сила Ft1 = 2 Т1 / d1 .
Для колеса колова сила Ft2 = 2 Т2 / d2 .
Радіальна сила Fr = Ft2 tgα .
68
У черв'ячному зачепленні осьові сили, насамперед Fa1 , істотно перевищують осьові сили в циліндричних косозубих передачах. Під дією сил зубці колеса та витки черв'яка зазнають згинної та місцевої контактної деформацій, а вал-черв'як – деформацій згину та кручення.
9.6. Матеріали черв'яків і коліс
Через високі швидкості ковзання та несприятливі умови мащення матеріали черв'ячної пари повинні мати антифрикційні властивості, зносостійкість і знижену схильність до заїдання.
Тому черв'яки виготовляють як одне ціле з валом із вуглецевих або легованих сталей із подальшим шліфуванням, поліруванням або хромуванням, а також із цементованих і азотованих сталей.
Черв'ячні колеса виготовляють, як правило, складеними: вінець – із бронзи, латуні або чавуну; центр – із сталі або чавуну. При швидкості ковзання VS > 5 м/с і під час тривалої роботи використовують олов'яні бронзи, яким притаманні підвищені антифрикційні властивості, але вони дорогі та дефіцитні. При 2 ≤ VS ≤ 5 м/с рекомендують безолов'яні бронзи, які мають підвищені механічні характеристики, але знижені протизадирні властивості. Чавуни використовують при VS < 2 м/с (колесо в цьому разі суцільне).
9.7. Переваги та недоліки черв'ячних передач
Переваги:
1) плавність руху;
2) безшумність роботи;
3) компактність.
4) можливість отримання великих передаточних чисел в одній парі;
5) підвищена кінематична точність;
6) можливість самогальмування (умова самогальмування γ < φ , де φ – кут тертя).
69
Недоліки:
1) низький ККД;
2) великі осьові сили Fa ;
3) потреба в дорогому антифрикційному матеріалі;
4) підвищені вимоги до жорсткості черв'яка і підшипників, а також точності монтажу;
5) істотне нагрівання передачі.
9.8. Розрахунки черв'ячних передач
Можливі види відмов черв'ячних передач – поверхневі руйнування (утомне викришування), заїдання та спрацювання. На відміну від зубчастих у черв'ячних передачах частіше спостерігаються спрацювання зубців колеса і заїдання, а не викришування поверхонь. Злам зубців спостерігається в основному після спрацювання.
Основним для закритих черв'ячних передач є розрахунок зубців колеса за контактними напруженнями, мета якого – забезпечити зносостійкість і стійкість до заїдання. Розрахунок зубців на згин має перевірний характер.
Розміри відкритих черв'ячних передач визначаються з розрахунку на згин (за модулем).
Оскільки у черв'ячній передачі втрати потужності через ковзання витків черв'яка вздовж зубців колеса значні, одним із критеріїв їх працездатності є теплостійкість. Тому потрібно виконувати тепловий розрахунок передачі, метою якого є визначення ступеня нагрівання мастила в редукторі.
Крім того, потрібний також розрахунок вала-черв'яка на жорсткість для визначення максимального прогину черв'яка і кутових поворотів вала в підшипниках.